(57)【要約】【課題】上段側半導体素子の一部が下段側半導体素子の外周より外側に突出する積層構造において、突出部下方の中空部に起因するボンディングワイヤの接続不良や上段側半導体素子のクラック等を抑制する。【解決手段】積層型半導体装置１は、回路基板２上に接着された第１の半導体素子５と、その上に積層されると共に、第１の半導体素子５の外周より外側に突出した部分８ａを有する第２の半導体素子８とを具備する。第２の半導体素子８は、粘度[Pa・s]とチキソ比の積で表される樹脂特性が700以上の絶縁樹脂を用いて、第１の半導体素子５上に接着されていると共に、第２の半導体素子８の突出部分８ａと回路基板２との間の中空部に絶縁樹脂が充填されている。【選択図】図２
2007324443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基材と、
前記回路基材上に接着された第１の半導体素子と、
前記第１の半導体素子上に積層され、前記第１の半導体素子の外周より外側に突出した部分を有する第２の半導体素子とを具備し、
前記第２の半導体素子は、粘度[Pa・s]とチキソ比の積で表される樹脂特性が700以上の絶縁樹脂を用いて、前記第１の半導体素子上に接着されていると共に、前記第２の半導体素子の突出部分と前記回路基材との間の中空部に前記絶縁樹脂が充填されていることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の積層型半導体装置において、
前記絶縁樹脂は紫外線硬化型樹脂であり、かつ前記樹脂特性が700以上となるように半硬化されていることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の積層型半導体装置において、
前記第１の半導体素子は前記回路基材の接続パッドとボンディングワイヤを介して電気的に接続されていると共に、前記ボンディングワイヤは前記絶縁樹脂の厚さに基づいて前記第２の半導体素子の下面から離間していることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の積層型半導体装置において、
前記絶縁樹脂は絶縁性フィラーを含有しており、かつ前記第１の半導体素子は前記回路基材の接続パッドとボンディングワイヤを介して電気的に接続されていると共に、前記ボンディングワイヤは前記絶縁性フィラーにより保持された前記絶縁樹脂の厚さに基づいて前記第２の半導体素子の下面から離間していることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項５】
回路基材上に第１の半導体素子を接着する工程と、
前記回路基材の接続パッドと前記第１の半導体素子とをボンディングワイヤを介して電気的に接続する工程と、
前記第１の半導体素子上に、粘度[Pa・s]とチキソ比の積で表される樹脂特性が700以上の絶縁樹脂を介して、前記第１の半導体素子の外周より外側に突出した部分を有する第２の半導体素子を配置する工程と、
前記絶縁樹脂を用いて前記第１の半導体素子上に前記第２の半導体素子を接着すると共に、前記第２の半導体素子の突出部分と前記回路基材との間の中空部に前記絶縁樹脂を充填する工程と
を具備することを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の半導体素子を積層した積層型半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の小型化や高密度実装化等を実現するために、1つのパッケージ内に複数の半導体素子を積層して封止したスタック型マルチチップパッケージが実用化されている。スタック型マルチチップパッケージにおいて、複数の半導体素子は回路基板上に接着剤層を介して順に積層される。各半導体素子の電極パッドは、回路基板の接続パッドとボンディングワイヤを介して電気的に接続される。このような積層体を封止樹脂でパッケージングすることによって、スタック型マルチチップパッケージが構成される。
【０００３】
スタック型マルチチップパッケージにおいて、上段側に下段側より大きい半導体素子を積層する場合、あるいは上段側の半導体素子をオフセットさせて積層する場合、上段側半導体素子の一部は下段側半導体素子の外周から突出して配置されることになるため、この突出部分の下方は中空状態となる。このような突出部分を有する半導体素子にワイヤボンディングを実施すると、その際の荷重で半導体素子に撓みが生じる。このような撓みは半導体素子のクラックの発生原因になると共に、ボンディングワイヤの接続不良の原因になる。また、ボンディング時の超音波出力が突出部分下方の中空部に発散することによっても、ワイヤ接続部の信頼性が低下する。
【０００４】
このような点に対して、例えば特許文献１には下段側半導体素子の外側にスペーサを立設し、これらスペーサで上段側半導体素子を支持することが記載されている。この場合、スペーサはあくまでも上段側半導体素子を複数点で支持することになるため、ボンディングワイヤの接続不良を全体的に改善することはできない。また、スペーサの設置数や設置位置によっては上段側半導体素子のクラックも十分に抑制することができないおそれがある。また、特許文献２には下段側半導体素子の電極パッド上に複数のボールバンプを積層し、これらボールバンプをスペーサとして上段側半導体素子を支持することが記載されているが、この手法は同形状の半導体素子を積層する場合にしか適用できない。
【０００５】
また、上段側半導体素子を下段側半導体素子に接着する接着剤樹脂を突出部分下方の中空部に充填することが考えられる。しかしながら、単に中空部に接着剤樹脂を充填しようとしても、接着剤樹脂の形状を良好に維持することができない。特に、アスペクト比が大きい中空部では、接着剤樹脂の外側への流れ出しが生じやすいことから、中空部に充填した接着剤樹脂のスペーサとしての機能を十分に発揮させることができない。なお、特許文献３には球状粒子を添加した接着剤樹脂で上段側半導体素子を接着することが記載されている。球状粒子を含む接着剤樹脂は上下の半導体素子間の間隔の維持に対しては有効であるものの、それだけでは突出部分に対するスペーサ機能を十分に得ることはできない。
【特許文献１】特開2002-222889号公報
【特許文献２】特開2004-253693号公報
【特許文献３】特開2004-296897号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上段側半導体素子の一部が下段側半導体素子の外周より外側に突出する積層構造において、突出部下方の中空部に起因するボンディングワイヤの接続不良や上段側半導体素子のクラック等を再現性よく抑制することによって、信頼性や製造歩留り等を向上させることを可能にした積層型半導体装置とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る積層型半導体装置は、回路基材と、前記回路基材上に接着された第１の半導体素子と、前記第１の半導体素子上に積層され、前記第１の半導体素子の外周より外側に突出した部分を有する第２の半導体素子とを具備し、前記第２の半導体素子は、粘度[Pa・s]とチキソ比の積で表される樹脂特性が700以上の絶縁樹脂を用いて、前記第１の半導体素子上に接着されていると共に、前記第２の半導体素子の突出部分と前記回路基材との間の中空部に前記絶縁樹脂が充填されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の他の態様に係る積層型半導体装置の製造方法は、回路基材上に第１の半導体素子を接着する工程と、前記回路基材の接続パッドと前記第１の半導体素子とをボンディングワイヤを介して電気的に接続する工程と、前記第１の半導体素子上に、粘度[Pa・s]とチキソ比の積で表される樹脂特性が700以上の絶縁樹脂を介して、前記第１の半導体素子の外周より外側に突出した部分を有する第２の半導体素子を配置する工程と、前記絶縁樹脂を用いて前記第１の半導体素子上に前記第２の半導体素子を接着すると共に、前記第２の半導体素子の突出部分と前記回路基材との間の中空部に前記絶縁樹脂を充填する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様に係る積層型半導体装置およびその製造方法によれば、上段側の半導体素子の突出部分の下方に存在する中空部に絶縁樹脂を良好に充填することができる。これによって、中空部に起因するボンディングワイヤの接続不良や上段側の半導体素子のクラック等が抑制されるため、信頼性や製造歩留り等を向上させた積層型半導体装置を再現性よく提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施形態によるスタック型マルチチップ構造の積層型半導体装置の構成を示す平面図、図２はその断面図である。これらの図に示す積層型半導体装置１は、素子搭載用の回路基材２を有している。素子搭載用の回路基材２は半導体素子を搭載することが可能で、かつ回路を有するものであればよい。このような回路基材２としては、絶縁基板や半導体基板等の表面や内部に回路を形成した回路基板、あるいはリードフレームのような素子搭載部と回路部とを一体化した基材等を用いることができる。
【００１２】
図１に示す積層型半導体装置１は、素子搭載用回路基材として回路基板２を有している。回路基板２を構成する基板には、樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板、あるいは半導体基板等、各種の材料からなる基板を適用することができる。樹脂基板を適用した回路基板としては、一般的な多層銅張積層板（多層プリント配線板）等が挙げられる。回路基板２の下面側には、半田バンプ等の外部接続端子３が設けられている。
【００１３】
回路基板２の素子搭載面となる上面側には、外部接続端子３と例えば内層配線（図示せず）を介して電気的に接続された接続パッド４が設けられている。接続パッド４はワイヤボンディング部となるものである。このような回路基板２の素子搭載面（上面）には、第１の半導体素子５が第１の絶縁樹脂層６を介して接着されている。第１の絶縁樹脂層６には一般的なダイアタッチ材（ダイアタッチフィルム等）が用いられる。第１の半導体素子５の上面側に設けられた電極パッド（図示せず）は、第１のボンディングワイヤ７を介して回路基板２の接続パッド４と電気的に接続されている。
【００１４】
第１の半導体素子５上には第２の半導体素子８が積層されている。ここで、第２の半導体素子８は第１の半導体素子５より大形の形状を有している。従って、第２の半導体素子８のワイヤボンディング部にあたる外周部は、第１の半導体素子５の外周より外側に突出している。このような突出部分８ａと回路基板２との間は中空状態とされている。第２の半導体素子８は第２の絶縁樹脂層９を介して第１の半導体素子５上に接着されている。さらに、第２の絶縁樹脂層９は突出部分８ａと回路基板２との間の中空部に充填されており、突出部分８ａは第２の絶縁樹脂層９で支持されている。すなわち、突出部分８ａと回路基板２との間に充填された第２の絶縁樹脂層９は中空支持体として機能している。
【００１５】
第１のボンディングワイヤ７は少なくとも第１の半導体素子５との接続端側が第２の絶縁樹脂層９内に取り込まれており、これにより第２の半導体素子８との接触が防止されている。すなわち、第１のボンディングワイヤ７は第２の絶縁樹脂層９の厚さ（第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との間隔）に基づいて第２の半導体素子８の下面から離間しており、これにより第１のボンディングワイヤ７と第２の半導体素子８との接触による絶縁不良やショート等の発生を防止している。このような機能を得る上で、第２の絶縁樹脂層９の素子間の厚さは50μm以上とすることが好ましい。
【００１６】
上述した第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との接着剤としての機能に加えて、第２の半導体素子８の突出部分８ａを支持する中空支持体（充填剤）としての機能を有する第２の絶縁樹脂層９には、粘度Ｅ[Pa・s]とチキソ比Ｔｉの積で表される樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂が用いられる。すなわち、樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂を接着剤兼充填剤として用いて、突出部分８ａの下方の中空部を充填しつつ、第１の半導体素子５上に第２の半導体素子８を接着する。
【００１７】
接着前段階における絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700未満であると、第１の半導体素子５上に絶縁樹脂を供給した後に第２の半導体素子８を配置した際に、第２の半導体素子８の自重で高さ（第２の絶縁樹脂層９の厚さ）が変動しやすいだけでなく、中空部に相当する部分に配置した絶縁樹脂が硬化（例えば熱硬化）前に外側に流れ出すことによって、突出部分８ａを支持する中空支持体としての機能が低下する。すなわち、突出部分８ａを第２の絶縁樹脂層９で十分に支持することができなくなる。
【００１８】
特に、第１のボンディングワイヤ７の第２の半導体素子８への接触を防止する上で、接着剤兼充填剤として用いる絶縁樹脂は第１の半導体素子５上にある程度の高さで配置する必要がある。従って、中空部のアスペクト比（突出部分８ａの幅Ｗに対する高さＨの比（Ｈ／Ｗ））は大きくなる。例えば、中空部のアスペクト比が0.2以上というように大きい場合、硬化前の絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700未満であると、絶縁樹脂で中空部に相当する形状を維持することが困難となる。
【００１９】
これに対して、第１の半導体素子５上に樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂を介して第２の半導体素子８を配置することによって、第１および第２の半導体素子５、８間の距離を保つと共に、突出部分８ａの下方の中空部に絶縁樹脂を良好に充填することができる。従って、このような第１および第２の半導体素子５、８間および突出部分８ａの下方の中空部に充填された絶縁樹脂を例えば熱硬化させることによって、第１のボンディングワイヤ７の第２の半導体素子８への接触を防止しつつ、第２の半導体素子８を第２の絶縁樹脂層９を介して第１の半導体素子５上に接着すると共に、突出部分８ａを第２の絶縁樹脂層９からなる中空支持体で良好に支持することが可能となる。
【００２０】
図３に粘度Ｅ[Pa・s]とチキソ比Ｔｉの積で表される樹脂特性Ｅ・Ｔｉと絶縁樹脂による維持可能な形状（アスペクト比）との関係を示す。図３から明らかなように、絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉを700以上とすることによって、アスペクト比が0.2以上の形状を維持することが可能となる。ここで、絶縁樹脂の粘度Ｅ[Pa・s]とチキソ比Ｔｉは、JIS K7117-2の「液状、乳濁状又は分散状の樹脂−回転粘度計による定せん断速度での粘度の測定方法」に基づくものであり、粘度ＥはＥ型粘度計で回転数0.5rpmの条件下で測定した値、チキソ比ＴｉはＥ型粘度計で回転数0.5rpmと回転数5rpmの条件下で測定した粘度の比（0.5rpm／5rpm）である。
【００２１】
樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂には、例えば紫外線硬化型樹脂に適量の紫外線を照射して半硬化（例えば表面部だけ硬化）させたものを使用することができる。このような絶縁樹脂の具体例としては、紫外線硬化型のエポキシ樹脂が挙げられる。紫外線硬化剤や紫外線硬化性基を付与したエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によれば、硬化前（第１の半導体素子上に絶縁樹脂を介して第２の半導体素子を配置した段階）の樹脂特性Ｅ・Ｔｉを紫外線の照射量等に基づいて制御することができ、その後熱硬化させることで第２の絶縁樹脂層９を接着剤層および充填剤層として機能させることができる。
【００２２】
接着剤兼充填剤として用いる絶縁樹脂の粘度Ｅおよびチキソ比Ｔｉの個々の値は、上述したように硬化前の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上であれば特に限定されるものではないが、例えばチキソ比Ｔｉは3以上であることが好ましい。チキソ比Ｔｉが3以上の絶縁樹脂を用いることによって、アスペクト比が大きい形状（中空部の形状）の維持能を高めることができる。絶縁樹脂の粘度Ｅは、チキソ比Ｔｉが3以上の場合に樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上となる値であることが好ましい。また、絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉは1000以上であることがより好ましく、さらに好ましくは1500以上である。ただし、絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが2000を超えると、塗出速度を落とさなければ塗出量が確保し難くなり、生産性に影響する場合がある。
【００２３】
第２の接着剤層９を介して第１の半導体素子５上に接着された第２の半導体素子８は、その上面側に設けられた第２の電極パッド（図示せず）が第２のボンディングワイヤ１０を介して回路基板２の接続パッド４と電気的に接続されている。回路基板２上に積層、配置された第１および第２の半導体素子５、８は、例えばエポキシ樹脂のような封止樹脂１１で封止されており、これらによってスタック型マルチチップパッケージ構造の積層型半導体装置１が構成されている。
【００２４】
第２の半導体素子８に第２のボンディングワイヤ１０を接続するにあたって、第２の半導体素子８のボンディング部は、第１の半導体素子５の外周より外側に突出した突出部分８ａに相当する。この突出部分８ａの下方には第２の絶縁樹脂層９が充填されており、突出部分８ａ全体が第２の絶縁樹脂層９からなる中空支持体で支持されている。ここで、突出部分８ａの下方が中空状態の場合には、ワイヤボンディング時に第２の半導体素子８に撓みが生じたり、また超音波出力が中空部に発散するおそれがある。
【００２５】
このような点に対して、この実施形態の積層型半導体装置１は、中空部に第２の絶縁樹脂層９を充填して突出部分８ａを支持しているため、ワイヤボンディング時の第２の半導体素子８の撓みや超音波出力の発散が防止される。これらによって、第２のボンディングワイヤ１０の接続不良や第２の半導体素子８のクラック等を再現性よく抑制することができる。従って、信頼性や製造歩留り等を向上させた積層型半導体装置１を再現性よく提供することが可能となる。なお、図１や図２では2個の半導体素子５、８を積層した構造について説明したが、半導体素子の積層数はこれに限られるものではなく、3個もしくはそれ以上であってもよいことは言うまでもない。
【００２６】
上述した実施形態の積層型半導体装置１は、例えば以下のようにして作製される。積層型半導体装置１の製造工程について、図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、回路基板２上に第１の絶縁樹脂層（接着剤層）６を用いて第１の半導体素子５を接着する。続いて、ワイヤボンディング工程を実施して、第１のボンディングワイヤ７で回路基板２の接続パッド４と第１の半導体素子５の電極パッドとを電気的に接続する。次に、第１の半導体素子５上に第２の半導体素子８を接着する。
【００２７】
第２の半導体素子８の接着工程を実施するにあたって、まず図４（ｂ）に示すように、第２の半導体素子８を搭載する位置に液状の絶縁樹脂として、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂のような紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２をディスペンサ等で供給する。この際、紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２の供給量は、第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との接着剤層としての機能と、第２の半導体素子８の突出した部分８ａの下方の中空部を充填・支持する充填剤としての機能が得られるように設定する。
【００２８】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１の半導体素子５上に紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２を介して第２の半導体素子８を配置する。この際、予めレーザ変位計等で第１の半導体素子５の上面高さを測定しておき、第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との間隔（第２の半導体素子８の高さ）が設定値となるように第２の半導体素子８を配置する。次いで、紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上となるように適量の紫外線を照射して半硬化（例えば表面部のみを硬化）させる。
【００２９】
このように、紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２に適量の紫外線を照射して樹脂特性Ｅ・Ｔｉを700以上に制御することによって、熱硬化前の熱硬化性樹脂１２のたれや流れが防止される。従って、第２の半導体素子８の突出部分８ａの下方への熱硬化性樹脂（樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上とされた熱硬化性樹脂）１２の充填状態を良好に保つことができ、さらに熱硬化前における第２の半導体素子８の自重による高さ（熱硬化性樹脂１２の素子間の厚さ）の変動を抑制することが可能となる。
【００３０】
紫外線硬化型樹脂の硬化度の指標は弾性率であり、図５に示すように弾性率は紫外線の放射強度と照射時間の強度の積に関係し、紫外線の放射強度が強いほど短時間で硬化させることができる。ここでは、紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２のたれや流れを防止するために半硬化させている。従って、紫外線の放射強度を強くして紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２を短時間で硬化させることが好ましい。また場合によっては、第２の半導体素子８を配置する前の熱硬化性樹脂１２の塗布直後に、たれ等が生じやすい部分に紫外線をスポット的に照射するようにしてもよい。これによって、紫外線硬化型の熱硬化性樹脂１２のたれ等を事前に防止することができる。
【００３１】
次に、図４（ｄ）に示すように熱硬化性樹脂１２を熱硬化させることによって、第２の絶縁樹脂層９を介して第２の半導体素子８を第１の半導体素子５上に接着すると共に、第２の半導体素子８の突出部分８ａと回路基板２との間の中空部に第２の絶縁樹脂層９を充填する。第２の絶縁樹脂層９は、予め熱硬化性樹脂１２の樹脂特性Ｅ・Ｔｉを700以上とすることによって、熱硬化前の熱硬化性樹脂１２の段階での形状（第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との間の層形状と中空部に相当する部分の形状）が良好に保たれているため、熱硬化後においても健全な形状を得ることができる。
【００３２】
すなわち、第２の絶縁樹脂層９は第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との間隔を保っていると共に、第２の半導体素子８の突出部分８ａの下方に良好に充填されている。従って、第２の半導体素子８に対してワイヤボンディング工程を実施した際に、第２のボンディングワイヤ１０の接続不良や第２の半導体素子８のクラック等を再現性よく抑制することができる。従って、信頼性の高い積層型半導体装置１を高歩留りで作製することが可能となる。なお、積層型半導体装置１は第１および第２の半導体素子５、８をボンディングワイヤ７、１０等と共に封止樹脂１１で封止することで作製される。
【００３３】
上述した実施形態の具体例として、形状が10mm×10mmの第１の半導体素子５上に形状が10.8mm×10.8mmの第２の半導体素子８を積層すると共に、これらの間を粘度Ｅ（5rpm）が273Pa・sで、チキソ比Ｔｉ（0.5rpm／5rpm）が3.5のエポキシ樹脂（樹脂特性Ｅ・Ｔｉ＝が955.5）を用いて接着した。ここで、エポキシ樹脂の粘度Ｅとチキソ比Ｔｉは紫外線を照射して半硬化させた状態の値である。また、第２の半導体素子８の突出部分８ａのアスペクト比は0.2（＝高さＨ：0.08／幅Ｗ：0.4）である。エポキシ樹脂の熱硬化後の状態を確認したところ、第１の半導体素子５と第２の半導体素子８との間隔（＝10μm）が良好に保たれており、さらに第２の半導体素子８の突出部分８ａの下方に樹脂が健全に充填されていることが確認された。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態による積層型半導体装置について、図６および図７を参照して説明する。図６は第２の実施形態による積層型半導体装置の構成を示す平面図、図７はその断面図である。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００３５】
図６および図７に示す半導体装置２１は、前述した第１の実施形態と同様に、回路基板２等の回路基材上に第１の半導体素子２２が第１の絶縁樹脂層６を介して接着されている。第１の半導体素子２２の電極パッドは、第１のボンディングワイヤ７を介して回路基板２の接続パッドと電気的に接続されている。第１の半導体素子２２上には第２の半導体素子２３が積層されている。ここで、第２の半導体素子２３は第１の半導体素子２２に対してオフセットされて配置されている。
【００３６】
第２の半導体素子２３のワイヤボンディング部にあたる両端部は、第１の半導体素子２１の外周より外側に突出している。第２の半導体素子２３は第２の絶縁樹脂層９を介して第１の半導体素子２２上に接着されていると共に、第２の半導体素子２３の突出部分２３ａと回路基板２との間の中空部には第２の絶縁樹脂層９が充填されている。ここで、第２の絶縁樹脂層９は第１の実施形態と同様に、熱硬化前の粘度Ｅとチキソ比Ｔｉの積で表される樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂、例えば半硬化させた紫外線硬化型の熱硬化性樹脂を用いて形成されたものである。第２の半導体素子８の電極パッドは、第２のボンディングワイヤ１０を介して回路基板２の接続パッド４と電気的に接続されている。
【００３７】
第２の実施形態において、第２の絶縁樹脂層９は熱硬化温度に対して固形状態を維持する絶縁性フィラー２４を含有しており、この絶縁性フィラー２４が第１および第２の半導体素子２２、２３間の距離を保つスペーサとして機能している。言い換えると、第１のボンディングワイヤ７は絶縁性フィラー２４により保持された第２の絶縁樹脂層９の厚さに基づいて第２の半導体素子２３の下面から離間している。従って、第１のボンディングワイヤ７と第２の半導体素子２３との接触等を防止した上で、第２の半導体素子８を第１の半導体素子５上に良好に接着することができる。
【００３８】
第２の絶縁樹脂層９内に配置する絶縁性フィラー２４は、例えば第２の半導体素子２３を接着する際の温度（熱硬化温度）に対して耐熱性と形状を維持し得る強度（形状維持能）を有する絶縁樹脂により構成され、その具体的な材料は特に限定されるものではない。絶縁性フィラー２４の具体的な構成材料としては、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。このような絶縁樹脂粒子からなる絶縁性フィラー２４を含む絶縁樹脂（例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂）を用いると共に、その熱硬化前の樹脂特性Ｅ・Ｔｉを700以上に制御しながら、第１の半導体素子２２上に第２の絶縁樹脂層９を介して第２の半導体素子２３を接着し、それと同時に第２の半導体素子２３の突出部分２３ａの下方に第２の絶縁樹脂層９を充填する。
【００３９】
第２の実施形態の積層型半導体装置２１によれば、第１の半導体素子２２に対してオフセット配置された第２の半導体素子２３の突出部分２３ａを、その下方の中空部に充填した第２の絶縁樹脂層９で支持しているため、第１の実施形態と同様に第２のボンディングワイヤ１０の接続不良や第２の半導体素子２３のクラック等を再現性よく抑制することができる。さらに、第１および第２の半導体素子２２、２３間の間隔は絶縁性フィラー２４で保たれているため、第１のボンディングワイヤ７と第２の半導体素子２３との接触不良等をより確実に抑制することができる。従って、信頼性や製造歩留り等を向上させた積層型半導体装置１を再現性よく提供することが可能となる。
【００４０】
図６や図７では2個の半導体素子２２、２３を積層した構造について説明したが、半導体素子の積層数はこれに限られるものではなく、3個もしくはそれ以上であってもよいことは言うまでもない。例えば、図８に示す半導体装置３１において、第１の半導体素子３２上にはそれより小形の第２の半導体素子３３が積層されており、さらに第２の半導体素子３３上には第３の半導体素子３４が積層されている。第３の半導体素子３４は第１および第２の半導体素子３２、３３に対してオフセットされて積層されている。このような積層構造に対しても、熱硬化前の樹脂特性Ｅ・Ｔｉが700以上の絶縁樹脂を用いた絶縁樹脂層９は有効であり、突出部分３４ａを良好に支持することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、複数の半導体素子間を絶縁樹脂層で接着すると共に、上段側半導体素子の一部が下段側半導体素子の外周より外側に突出して配置される各種の積層型半導体装置に適用することができる。そのような積層型半導体装置についても、本発明に含まれるものである。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態による積層型半導体装置の平面図である。
【図２】図１に示す積層型半導体装置の断面図である。
【図３】絶縁樹脂の樹脂特性Ｅ・Ｔｉと絶縁樹脂による維持可能な形状（アスペクト比）との関係の一例を示す図である。
【図４】図１に示す積層型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】紫外線硬化型樹脂の紫外線照射強度と弾性率との関係例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による積層型半導体装置の平面図である。
【図７】図６に示す積層型半導体装置の断面図である。
【図８】図６に示す積層型半導体装置の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２１，３１…積層型半導体装置、２…回路基板、４…接続パッド、５，２２…第１の半導体素子、６…第１の絶縁樹脂層、７…第１のボンディングワイヤ、８，２３…第２の半導体素子、８ａ，２３ａ…突出部分、９…第２の絶縁樹脂層、１０…第２のボンディングワイヤ、１１……封止樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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